Fenomena Kavitasi dalam Metode Sonikasi

Rangkaian Alat Sonikasi 

Metode sonikasi adalah proses kimia dengan menggunakan teknologi sonik atau suara pada frekuensi sangat tinggi (diatas 16 kHZ) yang disebut ultrasonik. Metode sonikasi mempunyai prinsip memanfaatkan gelombang ultrasonik dengan frekuensi sangat tinggi yang diiradiasikan ke dalam larutan dan terjadi tumbukan antar partikel penyusun larutan yang bertekanan tinggi. Proses adanya tumbukan pada partikel tersebut menyebabkan suhu yang sangat tinggi bisa mencapai 5000 K dengan laju pendinginan 1011 K/s dan juga terjadi fenomena kavitasi didalam medium tersebut. 

Gambar diatas mengilustrasikan pengecilan ukuran partikel akibat fenomena kavitasi. Fenomena kavitasi memanfaatkan gelombang ultasonik dengan frekuensi tinggi yang terpancar ke dalam larutan sehingga menyebabkan terjadinya pembentukan, pertumbuhan, dan pecahnya gelembung kecil yang bersisikan gas didalamnya. Apabila gelembung tumbuh sampai ukuran yang dihasilkan tidak stabil kemudian pecah yang diakibatkan oleh tekanan dan suhu yang tinggi maka akan menghasilkan energi kinetik yang besar yang selanjutnya berubah menjadi energi panas. Dari kejadian tersebut dapat menyebabkan terpecahnya partikel menjadi ukuran yang lebih kecil (nanopartikel). 

Fenomena kavitasi dalam metode sonikasi ini sangat menguntungkan khususnya bagi bidang sains dan kesehatan. Beberapa diantaranya adalah proses sintesis material semikonduktor, pemecahan protein pada DNA, ekstraksi beberapa senyawa dari tanaman atau mikroalga, dan juga pemurnian air limbah. Kavitasi dapat mempengaruhi beberapa hal, diantaranya adalah:

1. Mengurangi waktu reaksi (Alavi, 2011)
2. Mengurangi suhu dan tekanan pada saat bereaksi (Kalandragh, dkk., 2009)
3. Memecah agregat kristal yang berukuran besar menjadi kecil berskala nano (Lestari, 2012)
4. Pendistribusian ukuran partikel yang seragam
5. Menghasilkan luas permukaan yang tinggi
6. Meningkatkan kemurnian fasa (Widiyana, 2011 dan Suslick, 2010)

Pada proses sintesis material semikonduktor, fenomena kavitasi dalam metode sonikasi menjadi salah satu penentu keberhasilan sintesis tersebut. Karena jika dibandingkan dengan penggunaan metode konvensional seperti metode padatan, kopresipitasi, maupun hidrotermal hasil sintesis yang dihasilkan masih terdapat aglomerasi partikel dalam skala besar dan agregat dengan ukuran yang tidak beraturan.

Alavi, A. M., Morsali, A. 2011. Sonochemically Assisted Synthesis of ZnO Nanoparticles : A Novel Direct Method. Journal Chemistry Engineering, 30(3): 75–81.

Lestari, M. W., Hadi, S., dan Wahyuni, S. 2013. Sintesis dan Karakterisasi Nanokatalis CuO/TiO₂ yang Diaplikasikan pada Proses Degradasi Limbah Fenol.  Indonesian Journal of Chemical Science, 2(2): 154-159.

Suslick,  K.S. dan  Price,  G.J. 1999. Application of Ultrasound to Material Chemistry. Annual Review of Materials Science, 29: 295–326.

Widiyana, Kasih. 2011. Penumbuhan Nanopartikel Seng Oksida (ZnO) yang disintesis dengan Metode Sonokimia dan Pemanfaatannya Sebagai Tinta Pengaman. Skripsi. Jurusan Kimia FMIPA Universitas Negri Semarang.